汽机高压自动主汽门及调门内漏分析与对策

浙江浙能金华燃机发电有限责任公司 闫凤平 杨相杰

某机组#6机采用的是上海汽轮机厂生产的LZN55-5.6/0.65型汽轮机，图号为165.30.41BM。双压、单轴、单缸、冲动、凝汽式汽轮机，额定功率55MW，额定转速3000r/min，转向从汽机向发电机方向看为顺时针方向，级数19级，新蒸汽（高压主汽阀前）6.1MPa/530℃，额定新汽流量180.8t/h[1]。

本机组有2只高压自动主汽门分别与高压调节汽阀组成一组，主汽门采用的是翻板式，通过液压及弹簧实现阀门开、关操作，自动主汽门轴端漏汽通过件2进行密封，其结构如图1所示。主要由阀壳、阀盖、密封环、密封阀套、阀碟、阀杆、液压执行机构、转动轴等组成。

图1 高压自动主汽门结构图

本机组有2只高压调门，提升式，装在主汽门之后，高压缸两侧。其结构如图2所示，主要由阀壳、阀盖、阀杆、阀杆套、阀碟、支架、油动机、弹簧座架等组成。

图2 高压调门结构图

1 现象描述

机组在开机时，达到冲转参数前，盘车退出。此外，高压主汽门、调门严密性试验不合格。

2 故障分析

高压主汽门、调门密封不严密，阀门内漏。在2021年申报技改项目时，相关单位及技术研究院的建议，对高压主汽调门重点修复，其为提升式。对于主汽门的固有特点，做到频繁启动依然严密很难实现。结合计划性检修处理高压主汽门、调门内漏，对高压主汽门、调门解体检修[2]。

3 处理措施

在开展计划性检修中，对高压主汽门、调门解体检修。解体情况如下。

一是左侧高压主汽门解体后阀芯与阀座密封面无压痕，如图3所示。

图3 解体后左侧高压主汽门阀芯与阀座示意图

二是右侧高压主汽门解体后阀芯密封线不连续，如图4所示。

图4 解体后右侧高压主汽门阀芯与阀座示意图

三是左侧高压调门解体后阀芯与阀座密封线靠上部边缘，如图5所示。

图5 解体后左侧高压调门阀芯与阀座示意图

四是右侧高压调门解体后阀芯与阀座接触密封线阀座有凹点，如图6所示。

图6 解体后右侧高压调门阀芯与阀座示意图

五是左侧高压调门阀杆总行程数据是77mm，标准值76mm。弹簧修前数据为512mm，标准值513±5。

六是右侧高压调门阀杆总行程数据是77mm，标准值76mm。弹簧修前数据为513mm，标准值513±5。

七是左、右两侧高压主汽门解体后阀杆与阀套修前间隙，见表1。

表1 解体后高压主汽门修前阀杆与发套间隙数值

其中，1、3、5间隙要求为0.25～0.36；2、4间隙要求为0.05～0.13。

八是左、右两侧高压主汽门弯曲度测量值：左侧为靠阀杆位置为0.10，右侧0.05。

九是左、右两侧高压调门解体后阀杆与阀套修前间隙，见表2。

表2 解体后高压调门修前阀杆与发套间隙数值

其中，1、2、3间隙要求为0.25～0.33；4间隙为0.50～0.60；左侧4间隙偏大0.06。

十是解体检查发现左、右高压调门密封环配置只有一道密封，如图7所示。

图7 左、右高压调门密封环示意图

解体分析及处理措施：一是高压主汽门内漏原因及对策。左侧主汽门的阀芯与阀座无压痕、右侧高压主汽门阀芯与阀座的接触面不严密，阀座有轻微的变形，主要是翻板式主汽门运行时存在轴向推力，阀门多次开关动作后，阀芯摇臂轴轴向球形垫圈磨损，摇臂轴凸肩和球形垫圈之间摩擦阻力增大，摇臂轴向间隙增大，阀芯与阀座发生偏移。对阀芯密封面研磨，阀座由于位置限制手工修复密封面，红丹压线验收合格[3]。

阀门关闭位置时各安装间隙在合格范围，轴向间隙和键槽均要按标准安装。左侧阀杆更换新件，右侧球形垫圈平面有磨损更换新件。

弹簧自由状态和压紧状态的间隙正常514mm，按图纸要求复装。内弹簧：弹簧常数59.2N/mm，最大工作负荷13320N，最小工作负荷4322N；外弹簧：弹簧常数105.7N/mm，最大工作负荷24095N，最小工作负荷8032N。

油动机的行程152mm，在合格范围，复装时要按图纸要求调整到位。

阀门设计的缺陷，翻板结构不适合频繁的开关，摇臂两侧间隙1.4mm～1.63mm容易偏位。

二是高压主汽调门内漏原因及对策。阀芯与阀座密封接触面不严密，有断线，阀芯有吹蚀痕迹，制作专用工具对阀芯、阀座密封面研磨，红丹压线验收合格。上部弹簧压紧在513mm±5mm范围内，考虑调整一些紧力，按508mm复装。内弹簧：弹簧常数113.3N/mm，最大工作负荷25832N，最小工作负荷17222N；外弹簧：弹簧常数231.9N/mm，最大工作负荷52294N，最小工作负荷34669N。

阀门总行程76mm，油动机富裕行程44mm，对油动机行程按图纸复装和调整。

阀芯密封仅一道活塞环设计，存在缺陷，从目视和尺寸测量，密封环接触面存在多处断点，机组频繁启停，高压汽体从调门内衬套与阀芯体中间穿过活塞环，通过12个平衡孔进入汽机，调门关闭不严密，本次按规定装复工作[4]。

4 修后试验

根据DLT 711《汽轮机调节控制系统试验导则》要求修后对#6机高压主汽门、调门做严密性试验，验证主汽门、调门的严密性是否符合要求。

当N＜（P／P0）×1000r／min时，主汽门、调门严密性为合格；N为#6汽轮机稳定转速，单位为r／min。P为试验条件下的主蒸汽压力，单位为MPa。P0为额定主蒸汽压力，5.63MPa。

冷态冲转前（挂闸前），#6机相关数据见表3。

表3 挂闸前汽轮机冲转相关数据

根据表中得：此时主汽门严密不漏气。

主汽门、调门严密性试验。一是控制汽机主蒸汽压力2.82 MPa以上，过热度50℃以上，真空不小于86kPa稳定运行，#6机全速空载状态；二是#6汽机打闸；三是控制主蒸汽参数稳定运行；四是当#6机转速保持稳定不下降时，记录#6机转速、时间，见表4。

表4 打闸前后#6机转速、时间记录表

根据公式（2.99/5.63）×1000=531＞431，试验合格，高压主汽门、调门关闭严密不漏气，符合标准。

5 结语

本次检修严格按照检修工艺要求开展检修，检修过程严格执行现场三级签证验收，复装工作有序开展，有效解决了主汽门、调门内漏问题，避免了汽轮发电机组在突然甩负荷或紧急停机过程中转速的快速飞升，避免不安全事件发生。